本发明公开了一种用于低浓度乙腈溶液脱水的萃取精馏装置及控制方法，通过引入热耦合和隔板塔两种构型，可实现较低的精馏整体能耗且较高的乙腈纯度和回收率。热耦合构型装置主要包括萃取精馏塔器、塔顶冷凝器、压缩机、中间再沸器、塔釜再沸器等组成设备，整体可分为集成塔和萃取精馏两塔；萃取精馏隔板塔构型则将预浓缩、萃取精馏及溶剂回收功能耦合集成在一个塔器中。针对提出的萃取精馏装置，本发明公开了一种可行的控制方法，包括压力控制器、液位控制器、流量控制器、温度控制器及比例控制器。可以克服较大的进料流量及浓度扰动，实现装置的稳定运行，乙腈产品纯度和收率可分别达到99.99 mol%和99.96%。